4-1-4化学电源-燃料电池教学设计2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4-1-4化学电源——燃料电池教学设计2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容本节课选自人教版（2019）选择性必修1的第四章第一节第四部分“化学电源——燃料电池”。教学内容主要包括以下三个方面：

1.燃料电池的基本原理：介绍燃料电池的工作原理，包括原电池和电解质的概念，以及燃料电池的反应类型。

2.燃料电池的类型与特点：分析不同类型的燃料电池，如磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等，及其各自的特点和应用。

3.燃料电池的实际应用：以实际案例为例，探讨燃料电池在新能源汽车、便携式电源等领域的应用，以及其在环境保护和可持续发展方面的优势。

本节课旨在帮助学生了解燃料电池的基本知识，掌握其工作原理和特点，培养学生对新能源技术的认识，提高学生的科学素养。二、核心素养目标分析本节课围绕燃料电池的核心素养目标，旨在提升学生的以下能力：

1.科学探究与创新意识：通过学习燃料电池的工作原理和类型，培养学生对化学电源的探究兴趣，激发学生提出问题、解决问题的能力，鼓励学生进行创新性思考。

2.实践与运用能力：结合燃料电池的实际应用案例，使学生能够将理论知识与实际情境相结合，提高学生在实际生活中运用化学知识解决能源问题的能力。

3.环境意识与可持续发展观念：通过分析燃料电池在环境保护和可持续发展方面的优势，培养学生的环保意识，引导学生关注新能源技术对环境和社会的积极影响。

4.证据推理与模型认知：在学习燃料电池的过程中，引导学生运用证据推理，建立化学电源的模型认知，提高学生对化学现象和本质关系的理解。

5.科学态度与价值观：培养学生对新能源技术的科学态度，激发学生对化学科学的热爱和求知欲，树立正确的价值观，认识到化学在促进社会可持续发展中的重要作用。三、学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：学生在之前的化学学习中，已经了解了原电池的基本原理、电解质的概念以及化学反应类型等知识，这为学习燃料电池奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高二学生普遍对新能源、环保等社会热点话题具有较浓厚的兴趣，有利于激发他们对燃料电池的学习热情。学生在分析问题、解决问题方面具备一定能力，能够进行团队合作和交流。此外，学生在学习过程中，更倾向于通过实际案例、实验等方式，直观地理解和掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：燃料电池的工作原理和类型较为复杂，学生可能在理解燃料电池内部反应过程、不同类型燃料电池的特点等方面存在困难。此外，学生在将理论知识应用到实际情境中，如分析燃料电池在新能源汽车中的应用时，可能会遇到一些挑战。四、教学资源1.硬件资源：

-实验室设备：燃料电池模型、实验试剂等；

-多媒体设备：投影仪、计算机、白板等。

2.软件资源：

-化学教学软件：用于展示燃料电池工作原理和反应过程的动画；

-课程PPT：包含燃料电池的基础知识、应用案例等。

3.课程平台：

-在线学习平台：用于发布预习资料、课后作业和拓展阅读；

-班级讨论群组：方便学生讨论和交流燃料电池相关问题。

4.信息化资源：

-燃料电池相关视频资料：介绍燃料电池的实际应用和发展前景；

-电子书籍和文章：提供更深入的燃料电池知识阅读。

5.教学手段：

-探究式教学：引导学生通过实验和讨论，主动探索燃料电池知识；

-案例分析法：通过具体案例，帮助学生理解燃料电池在实际中的应用；

-小组合作：鼓励学生分组合作，共同解决问题，提高团队合作能力。五、教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解燃料电池的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习燃料电池原理做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和重难点。准备教学用具和多媒体资源，确保教学过程的顺利进行。设计课堂互动环节，提高学生学习燃料电池的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的原电池内容，帮助学生建立知识之间的联系。提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为燃料电池新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解燃料电池的基本原理、类型和实际应用，结合实例帮助学生理解。突出燃料电池的重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕燃料电池的工作原理和应用问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

总结归纳：

在新课呈现结束后，对燃料电池的知识点进行梳理和总结。强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对燃料电池知识的掌握情况。鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍燃料电池的最新研究进展和未来发展趋势，拓宽学生的知识视野。引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合燃料电池内容，引导学生思考新能源技术对环境和生活的影响，培养学生的社会责任感。鼓励学生分享学习心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的燃料电池内容，强调重点和难点。肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的燃料电池内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。六、学生学习效果1.知识掌握：

-学生理解并掌握了燃料电池的基本原理，能够阐述燃料电池的反应类型、工作原理以及电解质的作用。

-学生能够区分不同类型的燃料电池，并描述它们的特点和适用场景。

-学生了解了燃料电池在新能源汽车、便携式电源等领域的实际应用，认识到其在环境保护和可持续发展方面的价值。

2.技能提升：

-学生通过小组讨论和互动探究，提升了团队合作能力和沟通能力。

-学生在分析燃料电池实例时，能够运用所学知识进行问题解决，提高了分析和解决问题的能力。

-学生通过实验和实践活动，增强了实验操作技能和观察能力，能够将理论知识与实践相结合。

3.思维发展：

-学生在探讨燃料电池的过程中，培养了批判性思维和创新思维，能够提出自己的见解和疑问。

-学生通过对比、归纳等学习方法，加深了对燃料电池知识点的理解，提高了学习效率。

-学生能够从多角度分析新能源技术对社会和环境的影响，形成了跨学科的思维方式。

4.情感与态度：

-学生对新能源技术产生了浓厚的兴趣，激发了学习化学的积极性。

-学生通过了解燃料电池在环保和可持续发展方面的优势，增强了社会责任感和环保意识。

-学生在课堂讨论和分享中，增进了与同学之间的友谊，培养了良好的合作精神和团队意识。

5.价值观与观念：

-学生认识到化学在促进社会可持续发展中的重要作用，树立了正确的价值观。

-学生通过学习燃料电池，意识到科技创新对解决能源危机和环境污染的重要性。

-学生在学习过程中，逐渐形成了积极进取、勇于探索的科学态度。七、课后作业1.请简述燃料电池的工作原理，并解释电解质在燃料电池中的作用。

答案：燃料电池的工作原理是通过燃料和氧气的反应产生电能。电解质在燃料电池中起到传递离子、维持电路通畅的作用。

2.列举三种不同类型的燃料电池，并分别描述它们的特点和应用场景。

答案：①磷酸燃料电池：特点为稳定、寿命长，应用于家庭燃料电池系统。②熔融碳酸盐燃料电池：高温下运行，效率较高，应用于大型燃料电池发电站。③固体氧化物燃料电池：高温、高效，适用于分布式发电和热电联产。

3.请结合实际案例，说明燃料电池在新能源汽车中的应用优势。

答案：燃料电池在新能源汽车中的应用优势包括零排放、高效能源利用、续航里程长等。例如，丰田Mirai燃料电池汽车，采用氢燃料电池作为动力来源，具有环境友好、续航能力强等特点。

4.分析燃料电池相较于传统电池的优点，并谈谈其在环保和可持续发展方面的意义。

答案：燃料电池相较于传统电池的优点包括能量密度高、环境友好、可再生等。在环保方面，燃料电池可以实现零排放，减少温室气体排放；在可持续发展方面，燃料电池有助于优化能源结构，提高能源利用效率。

5.请设计一个小型的燃料电池实验，以验证燃料电池的基本原理。

答案：实验名称：简易磷酸燃料电池实验

实验材料：磷酸、铜片、锌片、电极、电流表、导线等。

实验步骤：

1）将铜片和锌片分别作为正负极，插入磷酸溶液中。

2）连接电极和电流表，形成闭合电路。

3）观察电流表指针偏转，验证燃料电池产生电流的现象。

实验现象：电流表指针偏转，表明燃料电池产生了电流。八、教学反思本节课的教学过程中，我注意到了一些值得思考和改进的地方：

首先，我发现学生们对于燃料电池的工作原理和类型表现出很高的兴趣，特别是当涉及到新能源汽车等实际应用时，他们显得更加兴奋。这让我意识到，将理论知识与实际应用相结合，能够更好地激发学生的学习热情。因此，我会在未来的教学中，更多地引入与生活紧密相关的实例，以提高学生的学习兴趣。

其次，我在课堂上观察到，学生们在讨论燃料电池类型和应用时，能够积极思考并提出自己的见解。这说明他们已经具备了一定的分析问题和解决问题的能力。为了进一步提高他们的能力，我计划在未来的教学中，设计更多的小组讨论和合作学习活动，让学生们在合作中学会思考和解决问题。

另外，我也发现了一些需要改进的地方。例如，在讲解燃料电池的工作原理时，我发现有些学生对于一些概念的理解还不够深入。这可能是由于我在讲解时过于快速或者缺乏足够的实例来帮助学生理解。为了解决这个问题，我会在未来的教学中，更加注重讲解的速度和方式，同时，我会准备更多的实例和图示来帮助学生更好地理解这些概念。教学评价与反馈2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，学生们能够积极思考，提出自己的见解，并在讨论中互相学习，共同进步。这充分体现了学生们已经具备了一定的分析问题和解决问题的能力。通过小组讨论，学生们不仅加深了对燃料电池知识的理解，还提高了团队合作和沟通能力。

3.随堂测试：在随堂测试中，学生们整体表现良好，大部分学生能够正确回答关于燃料电池的基本原理和应用问题。但仍有部分学生在某些概念的理解上存在困难，特别是在燃料电池工作原理和电解质作用方面的理解。这提示我需要更加注重讲解的速度和方式，同时准备更多的实例和图示来帮助学生更好地理解这些概念。

4.课后作业：课后作业的完成情况显示，学生们能够较好地掌握燃料电池的基本原理和应用，但在某些题目上仍然存在一些错误。特别是在设计燃料电池实验时，部分学生未能正确描述实验步骤和现象。这需要我在未来的教